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外卖小哥干翻北大才子夺冠,有没有想过为什么?

外卖小哥干翻北大才子夺冠,有没有想过为什么?

最近有一个非常热的话题上了各大媒体:《中国诗词大会》第三季,外卖小哥雷海为5:1击溃了北大才子彭敏。对冠军原本志在必得的彭敏恰恰输给了自己的“志在必得”,这是为什么?


整个比赛中,我们看到彭敏表现的非常紧张,神情凝重,肢体小动作不断。“志在必得”首先导致的一个结果就是这种意识在比赛过程中无时不刻地留在彭敏的脑海。从生理学的角度分析,也就是说这种意识不断给彭敏的大脑传递一个电信号,这个信号在比赛过程中一直占据着彭敏的“大脑内存”,为此,这个内存输入/输出处理信息的能力就大大减弱。类似于电脑和手机,常有人抱怨说电脑/手机卡的要命,内存不够了。各种软件打开后不关闭就会占据大量内存,导致“卡”的结果。长时间留在彭敏大脑中的信号就好像运行某个大型软件一样,占了大量内存,而彭敏本人在短时间内却无法关闭。

 

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哪个是才子,哪个是小哥,相信你能一眼看出


不知你读到这里有没有发现,不管手机还是电脑和大脑的运行逻辑是相似的。用了这么多年电脑和手机,他们的具体工作原理是什么,除了专业人士很少有人能全面解读。在此简单科普一下。


电脑看似复杂,其实硬件无非四种:CPU、内存(短期存储数据)、硬盘(长期存储数据)和输入输出设备,重要性依次递减。一通电,CPU开始运行,从磁盘中将操作系统读取到内存,CPU按时间顺序从内存中的操作系统里,读取指令执行之。有人说CPU从磁盘中读取数据后直接执行指令不就行了吗?不行,硬盘输入/输出数据的能力太慢,CPU等不及。内存不长时间存储数据且时常清空,速度非常快,所以需要用内存过渡一下。


内存的作用是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序。我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的动态,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失。DRAM的单元由一个金属-氧化物-半导体(MOS)电容和一个MOS晶体管构成,数据以电荷形式存放在电容之中,需每隔2~4毫秒对单元电路存储信息重写一次(刷新)。


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好了,装X了一会儿,话题绕回来。在比赛过程中,主持人董卿念题时,彭敏的大脑中的CPU会不断发出指令从他脑中的超大容量硬盘(也称长时记忆)调取信息(就是问题可能的答案),调取后的信息会被发送到大脑处理信息的高速内存(也称工作记忆)。工作记忆指的是个体在执行认知任务中, 对信息暂时储存与操作的能力,功能类似电脑内存。工作记忆就犹如一个“思维的黑板”,能提供一个界面,我们可以在之上暂时放置信息,使其“浮现在脑海”。然后我们可以通过一些处理,将这些信息与其他信息联系或转换为新的信息。例如,工作记忆允许我们记住电话号码、完成心算和计划接下来的事情,这些过程通常都在秒级的时间内完成。


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当工作记忆的容量被长期占据的时候,就无法从长期记忆中调取大量的信息,从而会因信息量过少造成判断失误,更严重的是造成大脑的一片空白。所以内存满了,硬盘里有再多货也是白搭。因为工作记忆中没有那么多指令去执行,再加上机体所分泌化学物质的影响,从而使得人的肢体行为变得僵硬和不正常。例如,会结巴、手无处放、眼神不知看哪里……


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再深入从生理角度分析一下(非本人研究专业,分析的不到位请各位见谅)。我们从一个问题入手:当信号长期占据大脑内存(工作记忆)的时候,此时内存到底发生了什么?


不管是长时记忆还是工作记忆,相信他们都是通过神经元来交流信号以传递信息的。大脑内部的交流是通过约1000亿个神经元或神经细胞的连接而实现的。当神经元发出电极信号时,轴突上的突触负责把信号传导给另一神经元的树突。每一个神经元只有一个轴突,但是却可能有多达10万个树突。据估计,每一个神经元会有高达一万次的突触联结。突触间隙中的化学物质能够调节电极信号,能加强或削弱信号。当神经元接收到某一信号时,它会触发第二个神经元中化学物质的改变,反过来又会引发另一个电极信号,当这一电极信号传递给第三个神经元时,又会触发第四个神经元中化学物质的改变,以此类推。如果两个神经元有了充分的交流,那么二者之间便会建立一个联结,随着时间的流逝,这一联结被印刻在脑海中。而这一印刻似乎就是记忆的基础。


我们在此做一个假设:构成工作记忆的神经元的数量是一定的,神经元是可随机组合和交流的。那么,彭敏大脑中“志在必得”的信号如果想不断地得到传递就必须占据一定量神经元且这些神经元必须按照某种排列长时间结合。因为每一个神经元只有一个轴突,那么一旦一个神经元的轴突和另一个神经元的树突特定结合后,就再难分离。那么剩下的神经元就再难以建立更多路径来传递来自硬盘的问题答案的电信号,或许这就是我们平时所说的“脑子不够用了”。于是,这种情况就变成了千军万马过独木桥,并最终导致问题答案信号传输机制崩溃!


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人在不同情绪下的红外热分析图


信号在不同神经元之间传递需要神经递质。它是一种有助于促进神经传输的化学物质,包括了像肾上腺素、去甲肾上腺素、血清素等等。神经递质由突触前膜释放后立即与相应的突触后膜受体结合,产生突触去极化电位或超极化电位,导致突触后神经兴奋性升高或降低。我们平时说的仿生,其中一部分是模拟生化反应,利用电化学反应产生电信号来满足我们日常生活中一些需要。例如人体血糖监测,在普通传感器上修饰生物蛋白做成生物传感器来监测人体内的血糖含量,服务于糖尿病病人(有关传感器电极的知识服务可跟国内顶级传感器专家-中山大学崔国峰老师交流,mecart.cn)。


关于神经递质扮演的角色,我觉得可以这样认为:每次电信号传输都有一定的距离且每次传输的信号还不一样,为了适应让不同信号快速且保真传递,神经元应运而生(假如信号失真,则对人产生的行为一定是不同的。比如你敲打键盘的时候想要动用大拇指,假如信号失真,大脑接受到的指令变成了动小拇指,肯定会打错字。)。因此,当彭敏大脑不断发出“志在必得”的指令时,神经元为了适应这用情况,组成信号传递系统同时,彭敏的身体同时会分泌大量的神经递质来维持这一神经系统。当彭敏安静下来,体内这些化学递含量降下来后,组成的神经系统才会慢慢被打破,释放出更多自由的神经元,也就是说他的内存被重新清空,可以再重新构建新的系统来传递硬盘读取过来的信号(也就是问题的可能答案)。每个人内存不一而同,这和基因以及后天的培养也许都有关,让科学家去探究吧!


所谓的科研无非是认识自己,以回答“你是谁?你从哪里来?要到那里去?”这三个人类面对的哲学问题。也许最后是浮华一场梦,但我们还要活在“我们所认为的现实生活”,并为追寻问题答案而不断奋斗!


关于大脑运行机制的研究,可看看这些书

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后记:

能源学人成立以来,推文在电池体系方面涉及锂电、钠电、钾电以及其他新型离子电池;锂硫,钠硫,金属空及其他碱金属电池;镍氢电池体系;氟离子电池体系等。另外,还涉及超电、离子电容器、太阳能电池、燃料电池、3D打印等领域。接下来,我们主要将根据各储能体系对各个领域的推文进行梳理汇总,以便大家及时了解该领域的近期发展状况。

后期会逐渐将能和源分开以拓宽知识面。“能”涉及化学、生物、信息等领域;“源”多涉及通过事件探究事物本质,以回答人类面临的三个哲学问题。

能动万物,道之本源!愿各位和我们一道,共历风雨,相伴成长!


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